第4章石油矿场用往复泵

1、4.1 概述第四章 石油矿场用往复泵4.2 往复泵的参数和特性4.3 往复泵的结构和特点4.4 液压驱动及其他类型的往复泵4.5 往复泵的易损件及配件第一节 概述一、泵的分类 泵是一种水力机械水力机械。将机械能机械能转化为液体的液体的动能动能和压能压能。泵泵动态泵动态泵（速度型）（速度型）容积泵容积泵离心泵离心泵轴流泵轴流泵径流泵径流泵混流泵混流泵漩涡泵漩涡泵往复泵往复泵回转泵回转泵活塞泵活塞泵柱塞泵柱塞泵 隔膜泵隔膜泵齿轮泵齿轮泵 螺杆泵螺杆泵WB型电动型电动往复泵往复泵抽油泵也是一种特殊抽油泵也是一种特殊结构的往复泵结构的往复泵钻井泥浆泵钻井泥浆泵二、石油矿场用往复泵 主要有：钻井泵钻井泵

2、、固井泵固井泵、压裂泵压裂泵、注水泵注水泵和抽油泵抽油泵等。 1钻井泵（泥钻井泵（泥浆泵）浆泵）：在钻井过程中，为了携带出井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力，用于向井底输送和循环钻井液的往复泵。(钻井泵与泥浆净化系统钻井泵与泥浆净化系统) 2（车载）固井泵（车载）固井泵：为了固化井壁固化井壁，向井底注入高压水泥浆的往复泵。 3（车载）压裂泵（车载）压裂泵：为了造成油层的人工裂缝，提高原油产量和采收率提高原油产量和采收率，向井内注入含有大量固体颗粒的液体或酸碱液的往复泵。(车载固井泵车载固井泵)(车载压裂泵车载压裂泵) 4注水泵注水泵：向井内注人高压水驱油驱油的往复泵。 5抽油泵抽油泵：在采油过

3、程中，用于在井内抽汲原抽汲原油油的往复泵。(抽油泵抽油泵)三、典型往复泵的结构及工作原理 往复泵的组成往复泵的组成 主要由液缸液缸、活塞活塞、吸入阀吸入阀、排出阀排出阀、抽油抽油泵泵、曲柄（曲轴）曲柄（曲轴）、连杆连杆、十字头十字头、活塞杆活塞杆，以及齿轮齿轮、皮带轮皮带轮和传动轴传动轴等组成。 2往复泵的工作原理往复泵的工作原理1Sw w12234567891110往复泵工作示意图往复泵工作示意图（单作用，单缸）（单作用，单缸）1-曲柄；曲柄；2-连杆；连杆；3-十十字头；字头；4-活塞；活塞；5-缸缸套；套；6-排出阀；排出阀；7-排排出四通；出四通；8-预压排出预压排出空气包；空气包；9

4、-排出管；排出管；10-阀箱（液缸）；阀箱（液缸）；11-吸入阀；吸入阀；12-吸入吸入管管曲柄旋转曲柄旋转连杆、十字头、活塞杆连杆、十字头、活塞杆活塞往复活塞往复吸入阀交替开启、关闭吸入阀交替开启、关闭排出阀、排出阀、吸入、泵出液体吸入、泵出液体 3往复泵的分类往复泵的分类 按液缸数分按液缸数分：单缸、双缸、三缸、多缸泵。 按活塞往返一次，吸排液次数分按活塞往返一次，吸排液次数分：单作用、双作用泵。 液缸布置分液缸布置分：卧式、立式、V形、星形泵。 按活塞的构造分按活塞的构造分：活塞、柱塞、隔膜泵。 石油矿场广泛使用三缸单作用三缸单作用和双缸双作用双缸双作用卧式活塞泵作为钻井泵钻井泵。 各泵

5、结构示意如下：（双作用活塞泵双作用活塞泵）（单作用柱塞泵单作用柱塞泵）（隔膜泵）（隔膜泵）（曲柄传动泵）（曲柄传动泵）液压油液压油（凸轮传动泵）（凸轮传动泵）（卧式蒸汽泵）（卧式蒸汽泵）（水平对置式液压驱动泵）（水平对置式液压驱动泵）（叙述各泵原理）四、往复泵的型号 我国用于石油、天然气勘探开发的钻井泵已经标准化，形成了NB和F两大系列泵，统一的代号为： 如：如：NB-600，表示输入功率为，表示输入功率为600马力的马力的双缸双作用双缸双作用钻井泵钻井泵。F-1300，表示输入功率为，表示输入功率为1300马力（马力（960KW）的）的三缸单作三缸单作用用钻井泵。钻井泵。变形代号变形代号额定

6、输入功率代号（马力或额定输入功率代号（马力或1kW/1.36）缸数、单或双作用钻井泵代号（缸数、单或双作用钻井泵代号（NB、2PN-双缸双作用泵，双缸双作用泵，3NB、F-三缸单作用泵）三缸单作用泵）额定输入功率代号（马力或额定输入功率代号（马力或1kW/1.36）五、往复泵的特点 往复泵是容积泵容积泵的一种，其特点如下： 具自吸能力具自吸能力，往复泵虽有自吸能力，启动前不用灌泵，但实际中启动时仍应保持缸启动时仍应保持缸内有液体内有液体，既能保证可立即吸排液体，也可避免活塞干磨而损坏； 在压力急剧变化下其流量仍能保持基本不变； 特别适用于小流量、高扬程情形下输送特别适用于小流量、高扬程情形下输

7、送粘性较大的液体粘性较大的液体； 但往复泵结构复杂、易损件多； 流量有脉动流量有脉动； 大流量时体积庞大。 活塞在泵缸内两端之间移动的距离称为行行程程。往返一次称为冲程冲程。 转速对往复泵的自吸能力有影响转速对往复泵的自吸能力有影响。若速度太大，流动损失会增大，使泵缸内压力低于液体饱和蒸气压，造成抽空现象而失去吸液能力。 往复泵转速一般在往复泵转速一般在80200r/min之间，吸入高度为之间，吸入高度为45m。 1双缸双作用泵与三缸单作用泵分别有多少个进液阀、排液阀？（4进进4排，排，3进进3排）排） 2“3NB-1000”代表什么意义？（输入功率为（输入功率为1000马力的三缸马力的三缸单

8、作用钻井泵）单作用钻井泵） 3往复泵具有自吸能力，所以缸内即使无液体，启动也不会造成什么影响。（ ）（）第二节 往复泵的参数和特性 有流量、压头和压力、功率和效率等参数。一、往复泵的流量Q 往复泵的流量流量单位时间内泵通过排出或吸入管道所输送的液体量。单位为L/s或m3/s。 区别区别：排量排量曲轴旋转1周，泵所排出或吸入液体的体积。单位为L或m3。 为了进一步说明流量的问题，有必要对活塞的运动情况进行分析。 1活塞运动规律活塞运动规律 活塞的运动规律就是液体的运动规律。其位位移移x、运动速度运动速度u、加速度加速度a分别为：（往复泵活塞运动示意图）（往复泵活塞运动示意图）O1O2x1x2B1

9、B2lrA1A2Ob bj jj jw wg g)sin11 ()cos1 (22jjlrx)sin122sin(sin22jjjwru)sin1 (sin2cos(cos322432jjjjwra 过过A1、A2对水平对水平线引垂线，即可得出线引垂线，即可得出x，对，对x求导即得求导即得u，再求导即得再求导即得a。式中，r-曲柄长度；l-连杆长度；-曲柄连杆比，r/l；j -曲柄转角。 求活塞向右运动时，上述各量取公式中上方的符号，j0p；反之，取公式下方的符号，jp2p。 上述各式可简化为常用公式：推导略）2sincos1 (2jjrx)22sin(sinjjwru)2cos(cos2jj

10、wra最大误差不到百分之一最大误差不到百分之一 为了定性分析，可认为连杆比曲柄长很多，即 0，这样，还可以进一步简化各式：）jcos1 ( rx jwsinrujwcos2ra 2往复泵的往复泵的平均流量平均流量Q 单位时间内输送的液体体积。 理论平均流量理论平均流量Qth 所以，活塞的运动规所以，活塞的运动规律即流量规律可近律即流量规律可近似看似看成是正弦规律成是正弦规律。（理论平均值）iFSnQth式中，i -缸数；F-活塞横截面积；S-活塞冲程；n-冲次（泵速），即活塞每分钟在缸套中往复的次数。（双作用理论平均值）SnfFiQth)2(式中，f -活塞杆横截面积。式中，a-流量系数流量系

11、数。（实际平均值）thQQa 双作用往复泵的双作用往复泵的Qth 实际平均流量实际平均流量Q 考虑到实际情况，泵输送量比理论值要低：a a =0.850.95。新泵可。新泵可达达0.970.99。 3往复泵的瞬时流量往复泵的瞬时流量Qcm（理论瞬时值）FuQcm 单作用缸的瞬时理论流量单作用缸的瞬时理论流量：（单作用瞬时理论值）)22sin(sinmmcmFrQjjw式中，m-多缸泵的液缸顺序编号多缸泵的液缸顺序编号。吸入时取公式上面的符号，j =0p；排出时取公式下面的符号，j =p2p。 双作用缸双作用缸：将液缸分为前工作室前工作室和后工作后工作室室，其理论瞬时流量分别以Qcf和Qca表示

12、。值）（双作用前室瞬时理论)22sin(sinmmcfmFrQjjw值）（双作用后室瞬时理论)22sin(sin)-(mmcamrfFQjjw式中，公式正负号的取法与前相同。 双作用缸总的瞬时流量为前、后工作室流量双作用缸总的瞬时流量为前、后工作室流量之和之和。 多缸泵总流量的计算，要根据各曲柄间存在的角位差角位差q q来决定公式中的角参数。 如三缸单作用泵的角位差q =120，则j1=j，j2=j+120，j3=j+240。 另外如双缸双作用泵的q = 90，则j1=j，j2=j+90。（3缸往复泵曲柄相互关系示意图）缸往复泵曲柄相互关系示意图）011p pq qj jw w2p p23 3

13、p p2323 必须以相应的角参数代入公式计算各液缸的瞬时流量。 4往复泵的流量曲线往复泵的流量曲线 以曲柄转角j j为横坐标为横坐标，排量Q为纵坐标为纵坐标，可作出泵的流量曲线。0Qj j2p pp p3p p2p p2QmaxQt（单缸单作用泵）（单缸单作用泵）0Qj j2p pp p3p p2p p2QmaxQt21p p0Qj j2p pp p3p p2p p23122p p3QmaxQt0Qj j2p pp p3p p2p p2QmaxQt4213p p2（三缸单作用泵）（三缸单作用泵）（双缸单作用泵）（双缸单作用泵）（四缸单作用泵）（四缸单作用泵） 对流量曲线的说明对流量曲线的说明

14、： 上述曲线是假设活塞运动规律为严格的正弦规律情况下做出的，即忽略了的影响。 通常，吸入和排出过程的流量曲线是分别作出的，排出曲线为正，吸入为负排出曲线为正，吸入为负。考虑的影响时，两者有一定区别。0Qj j2p pp p3p p2p p23122p p3QmaxQt（忽略（忽略 的三缸单作用泵）的三缸单作用泵）（实际的三缸单作用泵）（实际的三缸单作用泵）0Q(1/Frw w)j j2p pp p3p p2p p2QpQt0.20.40.60.81.0 =0.1335Q1Q2Q3 5流量曲线的用途流量曲线的用途 可用于往复泵的理论分析和计算，还有： 判断流量的均匀程度判断流量的均匀程度 通常，

15、往复泵在曲柄转动一周的过程中，其瞬时排量都是变化的，最大值QcBmax、最小值QcBmin及理论平均值Qt均可在曲线上得出。而最大差值与平均值之比称为排量不均度排量不均度d dQ，以此衡量泵排量的不均匀程度：tcBcBQQQQminmaxd0Q(1/Frw w)j j2p pp p3p p2p p2QpQt0.20.40.60.81.0 =0.1335Q1Q2Q3（d dQ0.2/0.970.21） 若不考虑不考虑 影响，一、二、三、四缸单作用泵的dQ分别为：（与实际有误差）57. 122pd单Qpd单1Q141. 06323pd单Q104pd单Q0Qj j2p pp p3p p2p p2Qm

16、axQt0Qj j2p pp p3p p2p p2QmaxQt21p p0Qj j2p pp p3p p2p p23122p p3QmaxQt0Qj j2p pp p3p p2p p2QmaxQt4213p p2液缸越多，排出流量波动越小？液缸越多，排出流量波动越小？ 确定泵输送的液体体积确定泵输送的液体体积V 设曲柄转角变化j时，流量曲线上Q与横坐标包围的面积为面积为A，同时泵所输送的液体体积为液体体积为V，则：wjj1tVVQVAVwAV 检验曲柄布置是否合理检验曲柄布置是否合理 通过绘制流量曲线，可发现各缸瞬时流量是否叠加合理，从而检验曲柄布置方案的合理性。二、往复泵的压头、压力、功率和

17、效率 1往复泵的有效压头往复泵的有效压头H（往复泵压头计算示意图）（往复泵压头计算示意图）pkpa11224433H0Z1Z2dshhhhguugppZHak22124201ZHZZ式中，式中，pa，pk-进、出液面压力，进、出液面压力，MPa；u1，u4-进、出液面速度，进、出液面速度，m/s；Z-吸、吸、排液面总高度差，排液面总高度差，m；Z1，Z2-泵前、后泵前、后的高度差，的高度差，m；H0-压力表与真空表之间压力表与真空表之间的高度差，的高度差，m； h-管路中总的水头损失管路中总的水头损失，J/N； hs， hd-吸、排管段的水头损吸、排管段的水头损失，失，J/N。 吸入与排出池一

18、般很大，所以u10，u40，且通常pkpa，为大气压，则：hZH 对于往复泵用于钻井时，吸入池和排出池是公用的，即u1u40，pkpa，Z0，则：hH 泵供给液体的能量全部用于克服管泵供给液体的能量全部用于克服管路中的阻力。路中的阻力。pkpa11224433H0Z1Z2 直接计算h不容易，简便方法是以压力表压力表和真空表真空表的压力头加上两表之间高差来作为有效水头H：0HgpgpHvggpHg 实际中，排出压力排出压力pg高达几十MPa，而真空压力pv和H0相对很小，所以，一般情况下：返P44 2往复泵的功率往复泵的功率Np 设泵的有效压头为H，重量流量为QG，则单位时间（秒）内液体由泵所获

19、得的总能量（即泵的输出功率）为NQGH。因为QGQg，pgH，所以，泵的输出功率泵的输出功率N为：）（kWQpgHQN331010 泵本身存在损耗，即存在效率h：若动力机输出功率为Nax，传动系统效率为htr，则泵所需泵所需的动力机功率为的动力机功率为Np：（泵的输入功率）trtraxpNNNhhhp为输出压强 3往复泵的效率往复泵的效率h h 机械损失机械损失D DNm 机械损失后剩余的功率称为转化功率转化功率Ni，所以机械效率机械效率h hm为：（往复泵内功率分配示意）（往复泵内功率分配示意）NaNiND DNmD DNhD DNv 容积损失容积损失D DNv 从流量角度看，泵内漏失体积为

20、DQv，实际流量为Q，转化流量为Qi，则容积效率容积效率h hv为：aimNNhvivQQQQQh转下页 水力损失水力损失D DNh 从泵内阻力角度看，存在沿程损耗沿程损耗hh，有效有效（输出）压头（输出）压头H与转化压头转化压头Hi之比，称为水力水力效率效率h hh：hihhHHHHh 另外，泵的输出功率N与转化功率Ni之比，称为转化效率转化效率h hi：hvitiigHQgQHNNhhhNaNiND DNmD DNhD DNv返P43 所以，泵的总效率泵的总效率h h：hvmiaiaNNNNNNhhhh 往复泵的转化效率hihvhh的大小表示液力部分的完善程度，而机械效率 hm的大小则表示

21、其机械传动部分的完善程度。 一般情况下，h h0.750.9。三、往复泵的工作特性 1往复泵的特性曲线往复泵的特性曲线 表示泵的流量Q、输入功率N及效率h与出出口压力口压力p的关系。 由QthiFSn可知，流量与压力p无关。但实际上随着泵压升高，泵密封的漏失将增加，流量会略有下降，容积效率hv也会减小。 随着压力p增大，泵对动力机提出更高输入功率Na要求。另外，因hhmhvhh虽然hv略有下降，但hm和hh变化不大Q-pQ, h hv, h h, Naph hv-ph h-pNa-p0，则有效功率会增加，使得h上升。 该曲线是纯机械传动往复泵的特性曲线，Q-p曲线与传动方式紧密相关。（往复泵的

22、性能曲线）（往复泵的性能曲线） 2往复泵的工况点往复泵的工况点 Dp表示管路系统消耗的压管路系统消耗的压力力。在Q-Dp图上可作出不同井深Li的管路特性曲线。 将Q-p关系画在同一坐标内，即得泵与管路联合特性曲泵与管路联合特性曲线线。（泵与管路联合的特性曲线）（泵与管路联合的特性曲线）A1p, D DpQ0Q1Q2L2L3L4L1B1C1D1A2B2C2 两曲线相交点A1、B1、C1及A2、B2、C2等，称为泵的工况点泵的工况点，这些点满足质量守恒和能量守恒条件，泵处于这些点上才能正常工作。所以井深加大后，要想泵压低，只能减小流量。 3钻井泵的临界特性钻井泵的临界特性 往复泵设计和使用中，存在

23、两种限制条件。 冲次冲次n的限制的限制 一方面，由QthiFSn可得在iFS不变的情况下，流量Q与冲次n成正比。另一方面，n过高，会加速活塞和缸套的磨损，还会使泵阀产生严重的冲击，大大缩短泵阀寿命。所以对应nmax就存在Qmax。 若iSn不变，则对应不同的活塞面积F1，F2，Fn，即不同的缸套内径，都具有相应的最大流量Q1，Q2，Qn，即在某i级缸套下，Q不允许超过Qi，否则就意味着n超过了允许值。 泵压泵压p的限制的限制 因为泵的活塞杆和曲柄连杆机构等的机械强度有限，为了满足强度方面的要求，每一级缸套的最大活塞力应该不超过某一常数c，即p1F1p2F2=pnFn=c。也就是每一级缸套都受到

24、一个最大工作压力或极限泵压pi的限制。 随着钻井深度加深，随着钻井深度加深，p会增大，则要求会增大，则要求F作相作相应减小。即换成更小的缸套。应减小。即换成更小的缸套。 泵的临界特性曲线正是根据冲次和压力的限制条件作出的。 例：例：5级缸套的泵特性曲线级缸套的泵特性曲线 1,2,3,4,5为各级缸套极限工作压力点极限工作压力点。所连接的曲线是等功率线等功率线。各工况点都应控制在等功率线下方。（钻井泵的临界特性曲线）（钻井泵的临界特性曲线） 折线1-1-2-2-3-3-4-4-5为该泵的临界工作特性曲临界工作特性曲线。线。 蓝色虚线为对应井深L0，L1的管路特性曲线管路特性曲线。 f1,f2,f

25、3,f4,f5是对应各级的缸套直径，依次缸径变小。paQ1Qp0pbp5p0p4p3p2p1Q5Q4Q3Q2f f1f f5f f4f f3f f2edcbaL0L111155444nminb2233NN32n0 该曲线表达了： 钻进越深，更换更小缸钻进越深，更换更小缸套套。如井深从L0L1流量为 Q1，至L1时p从pap1，更换小直径缸套后，ppb，QQ2。以Q2继续钻进，p达p2时再换更小缸套。 流量流量Q和压力和压力p都限制在一定范围内都限制在一定范围内。如用第一级缸套时，Q、p应限制在Q11p10矩形范围内，即Q不能Q1，p不能p1；在第二级缸套时，限制在Q22p20矩形内，paQ1Q

26、p0pbp5p0p4p3p2p1Q5Q4Q3Q2f f1f f5f f4f f3f f2edcbaL0L111155444nminb2233NN32n0 泵输出的最大水力功率泵输出的最大水力功率（有效功率）为常数（有效功率）为常数，即NplQlp2Q2常数，也就是矩形Q11p10的面积 Q22p20的面积paQ1Qp0pbp5p0p4p3p2p1Q5Q4Q3Q2f f1f f5f f4f f3f f2edcbaL0L111155444nminb2233NN32n0 4“流量”与“排量”概念有何异同？（谁与时间无关？）（谁与时间无关？） 5双作用往复泵活塞前、后的排量是相同的。（ ）（） 6往复

27、泵的流量曲线能反映出（ ）。 A排量均匀度dQ B地面泥浆管路振动情况 C泵的冲程尺寸 D泵的冲次快慢（B） 7往复泵效率由几部分组成？它们各自是怎样定义的？反映哪个方面的损耗？（ 机械效率机械效率h hm，功率比，功率比，机械摩擦；机械摩擦； 容积效率容积效率h hv，流，流量比，泵内泄漏；水力效率量比，泵内泄漏；水力效率h hh，扬程比，泵内沿程阻力），扬程比，泵内沿程阻力）见P32 8往复泵的临界特性曲线表达了哪几方面的含义？（井深加大，缸径减小；（井深加大，缸径减小；流量、压力均有最大值；泵流量、压力均有最大值；泵为恒功率输出）为恒功率输出） 作业：见下页。附1已知3NB-1300型钻

28、井泵，泵的总效率为0.75，最小缸套时其最大允许压力为30MPa，泥浆重度g =1200Kg/m3，泵的冲次不变。试求此泵的有效压头H、有效功率N、实际排量Q。（查表得3NB-1300型钻井泵：单作用泵，额定功率960kW，冲程长度305mm，额定泵速120r/min，最大排出压力35.6MPa，最大流量不小于46.6L/s。）见教材P201表5-2见P30附2已知某钻井泵（往复泵）的平均理论排量为1600 L/min，排出口表压力为140大气压，吸入口真空度为0.25大气压，两表高差为1.8m，泵的机械效率和转化效率均为0.9，传动效率为0.95，泥浆重度为1200公斤/m3。试求泵的有效功

29、率Ne、输入功率N及发动机功率N发。（设排量系数a100% ，泵的转化效率ht容积效率hv水力效率hh ）第三节 往复泵的结构和特点一、双缸双作用活塞泵 1结构特点结构特点 主轴上两个曲柄位差角为90。 活塞前流量活塞后流量：Qa1Qa2，Qb2Qb1。 曲线a1、a2、b1、b2按纵坐标叠加即为整台泵的流量曲线。（双缸双作用往复泵结构方案）（双缸双作用往复泵结构方案）NB6-600型双缸双作用钻井泵型双缸双作用钻井泵1-曲轴连杆总成；曲轴连杆总成；2-十字头销；十字头销；3-十字头体；十字头体；4-十字头滑履；十字头滑履；5-下导板；下导板；6-上上导板；导板；7-介杆介杆(中间拉杆中间拉杆

30、)；8-活塞杆；活塞杆；9-活塞杆密封盒压盖；活塞杆密封盒压盖；10-活塞杆密封活塞杆密封盒；盒；11-缸套；缸套；12-顶缸花篮；顶缸花篮；13-顶缸器；顶缸器；14-缸套法兰；缸套法兰；15-缸套压盖；缸套压盖；16-排排出管；出管；17-泵体；泵体；18-压紧圈；压紧圈；19-顶套；顶套；20-介杆密封盒介杆密封盒返P52 罗马尼亚2PN-1250双缸双作用泵如下：（2PN-1250型钻井型钻井泵液力端剖视图）泵液力端剖视图）1-顶缸螺栓；顶缸螺栓；2-缸缸盖丝扣压圈；盖丝扣压圈；3-阀阀座；座；4-阀盘；阀盘；5-泵泵体；体；6-阀盖；阀盖；7-阀阀盖丝扣压圈；盖丝扣压圈；8-排排出四

31、通；出四通；9-安全阀安全阀；10-活塞杆密封盒活塞杆密封盒；11-缸套；缸套；12-活活塞杆；塞杆；13-活塞；活塞；14-缸套顶套；缸套顶套；15-缸套；缸套；16-压盖；压盖；17-吸入总管吸入总管 2双缸双作用往复泵的驱动部分双缸双作用往复泵的驱动部分 组成：主轴（曲轴）主轴（曲轴）、齿轮齿轮、曲柄连杆机曲柄连杆机构构、壳体（底座）壳体（底座）等组成。 作用：变主轴的旋转运动为活塞的往复运动，同时传递动力和减速。 这种驱动多采用偏心轮方案，可减小液缸中心线尺寸，但连杆大头较大，需大直径连杆轴承。 3双缸双作用往复泵的水力部分双缸双作用往复泵的水力部分 组成：包括泵体（阀箱）泵体（阀箱）

32、、缸套缸套、活塞活塞、活塞杆活塞杆、密封盒密封盒、泵阀泵阀等。阀箱、缸套及管路间的联通关系阀箱、缸套及管路间的联通关系1-吸入支管；吸入支管；2-吸入阀；吸入阀；3-排出阀排出阀；4-缸套体缸套体3 作用：自吸入池吸入低压液体，通过活塞变机械能为液压能，向井底输送高压液体，实现液体的循环，冷却钻头，冲洗井底和携带出岩屑。 缸套、介杆、十字头、导板等实物如下：介杆与介杆与十字头十字头十字头与导板的安装十字头与导板的安装导板导板十字头密封盒十字头密封盒缸套缸套见P48 4三缸双作用往复泵三缸双作用往复泵 各曲柄间的夹角为120。优点是流量比双缸双作用泵均匀，但易损件多，结构复杂，加工拆装困难，曲轴

33、受力恶化，现场较少使用。（三缸双作用泵示意图及流量曲线）（三缸双作用泵示意图及流量曲线） 二、三缸单作用活塞泵 1优点优点 与双缸双作用泵比，有明显的优点： 缸径小，冲程短，冲次较高。体积小，重缸径小，冲程短，冲次较高。体积小，重量轻量轻。同一工厂生产的两种965kW泵比较，三缸单作用泵的长度比双缸双作用泵短25%，重（三缸单作用泵示意图及流量曲线）（三缸单作用泵示意图及流量曲线）量轻27%。 缸套在液缸外部用夹持器（卡箍等）固定，活塞杆活塞杆与介杆与介杆也用夹持器固定，因而拆装方便拆装方便；活塞杆活塞杆无需密封，工作寿命长工作寿命长。 活塞单面工作，可后部喷进冷却液体对缸套和活塞进行冲洗和润

34、滑，有利于提提跳下页高缸套与活塞的寿命高缸套与活塞的寿命。6（3NP-1000型三缸单作用泵主剖面图）型三缸单作用泵主剖面图）1-机座；机座；2-主动轴总成；主动轴总成；3-被动轴总成；被动轴总成；4-缸套活塞总成；缸套活塞总成；5-泵体；泵体；6-吸入管汇吸入管汇系统；系统；7-排出空气包；排出空气包；8-起重架起重架跳下页 泵的流量均匀，压力波动小泵的流量均匀，压力波动小。通过计算，一台未装空气包的双缸双作用泵的瞬时流量在平均值上下波动分别为26.72%和21.56%，总计达到48.28%；而三缸单作用泵分别为6.64%和18.12%，总计为25.06%。 2缺点缺点 因泵的冲次较高导致其

35、自吸能力降低，常配备灌注系统，增加了附属设备。 活塞后端外露，若缸套与活塞配合之处稍有松弛，活塞抽吸时极可能吸入空气，导致泵工作不稳定，降低容积效率。返P61 3三缸单作用泵的组成三缸单作用泵的组成 三缸单作用活塞泵动力端组成三缸单作用活塞泵动力端组成 还是由主动轴（传动轴）主动轴（传动轴）、被动轴（主轴或被动轴（主轴或曲轴）曲轴）、十字头十字头等组成。 传动轴总成 传动轴与小齿轮小齿轮可以是整体式齿轴结构，也可以采用齿圈齿圈热套在轴上。 齿圈有的是整体式结构，也可将齿圈加工成两只半人字形齿圈，再热套在轴上形成人字齿人字齿轮轮。人字形齿轮人字形齿轮 曲轴总成 曲轴上安装有大大人字齿轮人字齿轮和

36、三根连连杆大头杆大头。 大齿轮圈大齿轮圈用铰制铰制孔螺栓孔螺栓与曲轴上的轮毂轮毂紧固为一体。 三个连杆轴承连杆轴承的内圈热套在曲轴上，连杆大头热套在轴承的外圈上。整体式曲轴总成（整体式曲轴总成（3NB-1000）大人字齿轮大人字齿轮连杆大头连杆大头铰制孔螺栓铰制孔螺栓轮毂轮毂连杆轴承连杆轴承 十字头总成 与前类似。 三缸单作用泵液力端的三缸单作用泵液力端的组成组成 L形泵头：优点是吸入阀可单独拆卸，检修和维护方便，液体漏失较少。但它的结构不紧凑，泵内余隙流道长，泵头重量大，自吸能力较差。 目前采用较多。 I形泵头：这种直通式泵头的液力端结构紧凑，重量较轻，缸内余隙流道长度短，有利于自吸。但更换

37、吸入阀座时须先拆除上方的排出阀，检修比较困难。 T形泵头：吸入阀水平布置，排出阀垂直布置，综合了L形和I形的优点，便于吸入阀的拆装和检修，泵头结构紧凑，内部余隙容积减小，重量减轻。 三、柱塞泵 略。 9往复泵传动轴上的小齿轮与传动轴有几种结构方式？（整体式齿轴结构，齿圈与轴（整体式齿轴结构，齿圈与轴热套结构）热套结构） 10为什么三缸单作用往复泵比双缸双作用泵使用更广泛？(见见P54) 11动力端的连杆大头与曲轴之间的连接方式是 ？A热套连接；B过盈配合连接；C过渡配合连接；D轴承连接（D）第四节 液压驱动及其他类型的往复泵 略。第五节 往复泵的易损件及配件 往复泵的易损件包括活塞活塞、缸套缸

38、套、柱塞柱塞、密封密封及泵阀泵阀等，主要配件是空气包和安全阀。一、活塞-缸套总成 缸套座缸套座4与泵头、缸缸套套2与缸套座缸套座4采用螺纹连接，活塞与中间杆、中间杆与介杆之间采用卡箍等连接。（单作用泵活塞和缸套总成）（单作用泵活塞和缸套总成）1-活塞总成；活塞总成；2-缸套；缸套；3-缸套压帽；缸套压帽；4-缸缸套座；套座；5-缸套座压帽；缸套座压帽；6-连接法兰连接法兰 单作用泵活塞由钢芯钢芯2和皮碗皮碗3等组成，一般采用自动封严结构，即在液体压力作用下能自动张开，紧贴缸套内壁。（单作用泵活塞）（单作用泵活塞）1-密封圈；密封圈；2-活塞钢芯活塞钢芯；3-活塞皮碗；活塞皮碗；4-压板压板；5-卡簧卡簧二、柱塞-密封总成 略。三、介杆-密封总成 往复泵介杆一端与十字头相连，处于机油润滑环境中；另一端与活塞杆相连，易受到漏失的钻井液污染。 为了防止污液窜入动力端机油箱内，须用密封隔离。 1跟随式介杆密封跟随式介杆密封 波纹密封套波纹密封套2的一端用压压板板5紧固在中间压板上，另一端用卡子卡子3紧固在介杆介杆4上。（跟随式介杆密封）（跟随式介杆密封）1-螺钉；螺钉；2-波纹密封套；波纹密封套；3-卡卡子；子；4-介杆；介杆；5-压板；压板；6-连接连接板；板；7-螺栓；螺栓；8-中间压板中间压板 2全浮动式介杆密封装置全浮动式介杆密封装置 球形盘根盒球形盘根盒6可以在浮动套浮